Sperdifferential ja/nein?

[UncleRobb]

Original von gp
Bei genauerer Betrachtung des Aufbaus, stellt man aber fest das die Planetenzahnräder zu den Antriebswellen axial verschiebbar sind. Das ist auch notwendig da sonst überhaupt keine Vorspannung über die vier Federn auf die Lamellenkupplungen ausgeübt werden könnte.

Deine Zeichnungen geben schon den Aufbau des Differenzials wieder, so wie es in der Corvette verwendet wird, aber deine Interpretationen sind nicht richtig. Das, was du als Planetenzahnräder bezeichnest, sind Kegelräder, und die sind auch nicht axial verschiebbar, sondern fest. Und natürlich üben die Federn eine Kraft (Spannung) auf die Reibscheiben aus, denn sie (die Federn) können ja etwas nachgeben.

Bei dem älteren Beitrag den Robert zu diesem Thema als letztes verlinkt hatte wurde geschrieben, das in einer Kurve die Sperre freigemacht wird indem die Federn nachgeben und die Lamellenkupplung rutschen kann. Die Federn können logischerweise nur nach innen nachgeben – was aber bei diesem mechanischen Aufbau zwingend auf die gegenüberliegende Vorspannungsfederplatte einen höheren Druck ausüben und damit die Sperrwirkung erhöhen würde. Meine technischen Unterlagen sind aber nicht ausreichend um diese Information bewerten zu können, es würde aber bedeuten das ein Dynamikanteil in der Federspannung existiert.

Wenn die Kupplungen durchrutschen, dann nicht, weil die Federn nachgeben haben, sondern weil das anliegende Drehmoment einen Wert übersteigt, der durch die maximal mögliche Haftreibung vorgegeben ist. Besagter Wert ist proportional zu der Kraft, mit der die Federn die Reibscheiben zusammenpressen.

Was bei diesen mechanischen Aufbau für mich aber erkennbar ist: Die Sperrwirkung kann sich nicht alleine nur aus der Vorspannung der Federn sondern nur in Kombination mit den Reibwert der Lamellenkupplungen ergeben. Deren Reibwert muss aber gleich oder variabel sein, je nach Fahrzustand. Ist er variabel entstehen für mich unterschiedliche Reibwerte (Wiederstände) und damit auch eine unterschiedliche Drehmomentverteilung auf die Antriebswellen.

Was verstehst du denn unter Reibwert, etwa den Haftreibungskoeffizienten? Der ist hier aber bei den verschiedenen Betriebszuständen des Differenzials einigermaßen konstant.

[gp]

Hallo Robert,

Original von UncleRobb
Um es vorwegzunehmen, die von dir verwendeten Begriffe sind oft alles andere als klar, und deine Darstellungen sind auch nicht immer richtig.

Das Stimmt. Mir ging es mit meiner Aussage aber ausschließlich darum die Begrifflichkeiten für die weitere Diskussion festzulegen. Es liegt mir absolut fern Dir zu nahe zu treten.
Ich werde auch in der weiteren Diskussion den Begriff Kegelräder und nicht Planetenzahnräder verwenden.

Gerd, verstehst du wirklich, wie so ein Differenzialgetriebe funktioniert?

Robert, ich weiß schon wie ein Differenzial funktioniert, aber speziell bei dem Sperrdifferenzial Typ der C6 habe ich in vielleicht ein Verständnisproblem.

Bei einer Kurvenfahrt mit haftenden Rädern wird (ganz ohne Sperre) auf das kurveninnere Rad konstruktionsbedingt ein höheres Drehmoment abgegeben als auf das äußere, denn das innere Rad dreht sich ja langsamer und es ist über Zahnräder mit dem äußeren verbunden.

Genau und um dieses zu verhindern muss man den Wirkungsgrad künstlich verschlechtern. Ein Sperrdifferenzial hat genau diese Aufgabe. Es muss sich gegen die normale Ausgleichsbewegung des Differenzials sperren.

Wenn die Rutschkupplungen ins Spiel kommen, dann gibt es nur zwei Möglichkeiten: Entweder beide sperren oder beide rutschen. Dass eine rutscht und die andere sperrt kann nicht passieren, denn die beiden Antriebswellen sind ja über Zahnräder (hier sind es Kegelräder) verbunden. Wenn die Kupplungen rutschen, dann mit genau der gleichen Drehzahl, nur in entgegengesetzter Richtung.

Die Außenlamellen sind verdrehfest mit dem Differenzialkorb und die Innenlamellen verdrehfest mit den Achskegelrädern verbunden. Nur die Ausgleichskegelräder drehen sich in entgegengesetzter Richtung. Wenn das kurveninnere Rad sich langsamer dreht und das kurvenäußere Rad sich schneller dreht, dann können die Kupplungen nach meinem Verständnis nicht mit der gleichen Drehzahl rutschen. Weiterhin verteilt das Differenzial immer noch Drehmoment unterschiedlich in der Kurve. Das bedeutet für mich, das bei einer Sperre mit gleicher Sperrwirkung auf beiden Seiten, unterschiedliche Drehmomente auf die Kupplungen abgegeben werden. Damit müssten sich auch die Werte - pro Kupplung - verschieben wann das anliegende Drehmoment die max. mögliche Haftreibung übersteigt und die Kupplung beginnt zu rutschen.

Da wir hier nicht von irgendeinem Locker reden der eine 100% Sperre auslöst sondern von einer Lamellensperre die den Wirkungsgrad verschlechtern soll - bleibt es im Grunde genommen für mich immer eine Umverteilung von Drehmoment.

Wo ist hier mein Denkfehler?

Deine Zeichnungen geben schon den Aufbau des Differenzials wieder, so wie es in der Corvette verwendet wird, aber deine Interpretationen sind nicht richtig. Das, was du als Planetenzahnräder bezeichnest, sind Kegelräder, und die sind auch nicht axial verschiebbar, sondern fest. Und natürlich üben die Federn eine Kraft (Spannung) auf die Reibscheiben aus, denn sie (die Federn) können ja etwas nachgeben.

Robert, ich habe mir den Aufbau mehrmals genau angeschaut. Sie sind ganz sicher axial verschiebbar auch wenn es nur einen mm oder weniger ist (nimm zwei Lamellen auf einer Seite heraus und Du wirst sichtbares Spiel haben). Ich habe nur Aufgrund der Aussage ("Wenn in die Kurve eingelenkt wird macht die Sperre frei das heißt die Federn geben nach und die Scheiben drehen durch") eines User in Deinem älteren verlinkten Beitrag versucht herauszufinden ob dafür Anhaltspunkte existent sind. Ich habe auch geschrieben das ich nur das minimale axiale Spiel gesehen habe und sonst nichts bewertbares mit meinen mir zur Verfügung stehenden Unterlagen.

Für mich hat sich aber gedanklich daraus eine neue Frage ergeben, die ich selbst nicht beantworten kann. Ich denke aber Du könntest es.

Frage: Besteht die Möglichkeit das sich bei Übertragung von Drehmoment Spreizkräfte in axialer Richtung auf die Achskegelrädern entstehen? und damit der Druck auf die Lamellen zusätzlich leicht erhöht wird (z. B. bei vollen beschleunigen gerade aus).


Gruß Gerd

[Falki]

Frage: Besteht die Möglichkeit das sich bei Übertragung von Drehmoment Spreizkräfte in axialer Richtung auf die Achskegelrädern entstehen? und damit der Druck auf die Lamellen zusätzlich leicht erhöht wird (z. B. bei vollen beschleunigen gerade aus).


Gruß Gerd [/quote]

Hallo,

der Sperreinsatz der Corvette arbeitet im Prinzip genauso wie das ZF Lamellensperrdiff wie es z.B. bei BMW auch verbaut wird.

Auch hier handelt es sich um eine drehmomentfühlende Sperre kombiniert mit einer Festwertsperre.

Der Festwertanteil der integrierten Schraubenfedern wird bei steigendem Eingangsmoment in das Diff schnell überlagert und vom prozentualen Sperrwert übertroffen.

Die axialen Kräfte auf die Lamellenpakte werden hier aber nicht wie bei ZF über Druckringe erzeugt sondern ergeben sich aus den Kräfteparallelogrammen an den Zahnflanken der seitlichen großen Ausgleichskegelräder und deren Gegenstücken.

Unter Last sind diese seitlichen Ausgleichskegelräder bestrebt sich axial zur Seite weg zu drücken.

Diese Kräfte resultieren wie gesagt aus der Geometrie der Zahnflanken.

Wer sich das mal veranschaulichen möchte kann ja mal so ein Kegelradpaar aufskizzieren und die anliegenden Kräfte frei machen.

Dann wird schnell klar das unter Belastung der ganze Ausgleichssatz mit den Kegelrädern nach außen auseinander platzen möchte.

Dadurch entstehen dann die axialen Kräfte auf die Lamellenpakete.

Die Sperrkraft ist dadurch proportional zum Eingangsmoment in das Diff und somit umgangssprachlich ausgedrückt direkt mit dem Gasfuß des Fahrers gekoppelt.

Wer zu dem Thema noch Fragen hat kann mich auch gerne unter: ffdiff(ät)m-driver.de mal anschreiben.

viele Grüße
Falk

[winni123]

Ich hatte heute meine Vette mal auf der Hebebühne wo ich an dem einen Hinterrad gedreht habe, was sich sofort auch auf das andere übertragen hat.
Also besteht auch eine mechanische Sperre, wieviel % diese allerdings hat und ob noch ein elektronischer Anteil besteht weiß ich nicht!
Warum findet man keine Unterlagen von GM darüber?
Warum hat in meinem Fall die Sperre nicht gewirkt als das eine Hinterrad in der Luft hing?

[Falki]

Original von winni123
Ich hatte heute meine Vette mal auf der Hebebühne wo ich an dem einen Hinterrad gedreht habe, was sich sofort auch auf das andere übertragen hat.
Also besteht auch eine mechanische Sperre, wieviel % diese allerdings hat und ob noch ein elektronischer Anteil besteht weiß ich nicht!
Warum findet man keine Unterlagen von GM darüber?
Warum hat in meinem Fall die Sperre nicht gewirkt als das eine Hinterrad in der Luft hing?

Hallo,

wie jetzt? Das es sich um ein rein mechanisches System handelt steht doch hier völlig außer Frage.
Eine elektronische Regelung gibt es da nicht.

Das was Du beim Aufbocken festgestellt hast ist das bisschen Vorspannung von den integrierten Schraubenfedern. Das fühlt sich dann so an als wären die Hinterräder starr miteinander verbunden.

Die aus der Vorspannung resultierende Sperrwirkung reicht aber nicht aus um vom Fleck zu kommen wenn ein Hinterrad in der Luft ist.

Wir reden hier von einer DREHMOMENTFÜHLENDEN Sperre mit kombinierter Vorspannung.

Der Sperreinsatz kann nur seine prozentuale Sperrwirkung aufbauen wenn BEIDE Hinterräder ein Gegenmoment liefern.

Wenn Du eine z.B. 25% Lamellensperre hast dann kann die 25% der übertragbaren Umfangskraft des Rades mit der schlechteren Haftung zusätzlich auf das andere Rad übertragen.

Wenn ein Rad Null Umfangskraft übertragen kann weil es in der Luft hängt kann auch nur 25% von Null umgeleitet werden. Das ist dann auch wieder Null und Du kommst nicht vom Fleck.

viele Grüße
Falk

[UncleRobb]

Original von gp
Die Außenlamellen sind verdrehfest mit dem Differenzialkorb und die Innenlamellen verdrehfest mit den Achskegelrädern verbunden. Nur die Ausgleichskegelräder drehen sich in entgegengesetzter Richtung. Wenn das kurveninnere Rad sich langsamer dreht und das kurvenäußere Rad sich schneller dreht, dann können die Kupplungen nach meinem Verständnis nicht mit der gleichen Drehzahl rutschen. Weiterhin verteilt das Differenzial immer noch Drehmoment unterschiedlich in der Kurve. Das bedeutet für mich, das bei einer Sperre mit gleicher Sperrwirkung auf beiden Seiten, unterschiedliche Drehmomente auf die Kupplungen abgegeben werden. Damit müssten sich auch die Werte - pro Kupplung - verschieben wann das anliegende Drehmoment die max. mögliche Haftreibung übersteigt und die Kupplung beginnt zu rutschen.

Da wir hier nicht von irgendeinem Locker reden der eine 100% Sperre auslöst sondern von einer Lamellensperre die den Wirkungsgrad verschlechtern soll - bleibt es im Grunde genommen für mich immer eine Umverteilung von Drehmoment.

Wo ist hier mein Denkfehler?

Du benutzt ein ungünstiges, raumfestes Bezugssystem, um die Arbeit des Differenzials zu beobachten. In diesem erscheinen die Bewegungen der einzelnen Komponenten u.U. recht kompliziert. Um zu verstehen, was die beiden Rutschkupplungen machen, ist es am einfachsten, sich in Gedanken auf den Differenzialkorb zu setzen. Dann erkennt man unmittelbar, dass relativ zum Korb, die beiden Halbachsen sich stets mit betragsmäßig gleichen, aber entgegengesetzten Geschwindigkeiten drehen.

Frage: Besteht die Möglichkeit das sich bei Übertragung von Drehmoment Spreizkräfte in axialer Richtung auf die Achskegelrädern entstehen? und damit der Druck auf die Lamellen zusätzlich leicht erhöht wird (z. B. bei vollen beschleunigen gerade aus).

Beim Betrieb des Differenzials kommt es definitiv zu Kräften, die die Kegelräder auseinander treiben wollen. Die beiden Kegelräder, die die Ausgangswellen antreiben, sind mit diesen Wellen jedoch über Verzahnungen verbunden und damit in axialer Richtung verschiebbar. Die Axialkräfte werden schließich von Kegellagern aufgenommen und nicht an die Achsen, geschweige denn die Reibscheiben weitergeleitet.

Es gibt Differenziale, die diesen Effekt, wie ihn auch Falk beschreibt, benutzen, um eine Drehmoment fühlende Sperrwirkung zu erzielen, die Differenziale in den neueren Corvetten sind aber meines Wissens nicht von dieser Art.

[V8gaser]

Dem Ts ist der Gag beim rückwärts fahren passiert.
So seltsam es klingen mag, aber sperrt das Diff evtl rückwärts nicht?
In meinem ollen e32 ist eine Sperre drin - vorwärts alles iO, aber rückwärts reicht ne feuchte Wiese und er steht.
Im Winter oft ein Drama - er wühlt sich durch den Schnee in jede Parklücke, aber raus mag er manchmal nicht

Ich denk da an einen ähnlichen Effekt wie bei einer Trommelbremse mit auflaufenden/ablaufenden Backen.
Evtl spreizt es rückwärts die Kegelräder nicht genügend auseinander um über die Lamellen eine Sperrwirkung zu erreichen.

[Axel Pfeiffer]

Hallo,

bewundernswert, mit welcher Leidenschaft und welchem Fachwissen das Sperrdifferential diskutiert wird!
Und welches Öl zu verwenden wäre.
Das nebenbei.

Frage:
Bei den Inspektionen ist kein Wechsel des Öls vorgesehen - steht jedenfalls nichts im Scheckheft. Sollte man vorsorglich - in welchen Abständen? - mal das Öl wechseln? (C6, BJ 2008, Z51/Europa, EZ 2009, 55' km)

Grüße
Axel

[Axel Pfeiffer]

Meine Frage nochmal hochgeholt.
Axel

[Axel Pfeiffer]

Nochmal.
Axel